Химия и Химики № 5 2009. Сколько кремния в кремне для зажигалок?

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Возникал ли у вас вопрос: "из чего состоят кремни для зажигалок?". Некоторые люди считают, что кремни для зажигалок состоят из кремния. Данное мнение довольно распространено и основано на схожести названий. Но так ли это?

На самом деле такое утверждение в корне ошибочно. Кремни для зажигалок представляет собой сплав церия, лантана и железа, который содержит также другие лантаноиды, магний и медь.

Например, состав кремней для зажигалок одного из производителей следующий:

Fe - 18.1-19.3%, Ce - 49-51%, La - 26-34%, Nd - 0-10%, Pr - 4-7%, Mg - 3-4%

Лантан, церий и другие редкоземельные металлы обладают высокой химической активностью. Они легко взаимодействуют с кислородом. При этом выделяется большое количество тепла. Если потереть сплав церия, лантана и железа об шершавую поверхность, образуются мелкие частички металла, которые моментально загораются. В результате мы видим белые искры. Горение церия не сильно уступает по яркости вспышке магния.

Разделение лантаноидов с целью получения чистых металлов представляет собой трудную задачу, но в нашем случае это и не требуется. Для изготовления кремней используют не чистый церий или лантан, а так называемый мишметалл - сплав лантаноидов. Мишметалл в больших количествах производится металлургической промышленностью. Он нашел много важных применений, например, для раскисления сталей. Мишметалл имеет следующий состав:

45-50 % Се, 20-25 % La, 15-17 % Nd и 8-10 % др. элементов, до 5 % Fe и 0.1-0.3 % Si.

Обратите внимание, что в кремни для зажигалок вместе с мишметаллом все-таки попадает немного кремния, но его там совсем мало - несколько десятых долей процента.

Благодаря кремням для зажигалок мы имеем уникальную возможность поэкспериментировать со сплавом церия, лантана и железа.

Для начала возьмите пинцетом или плоскогубцами кремень для зажигалок и потрите его об напильник или точильный камень. Появятся искры. Этими искрами можно легко поджечь газ или пары бензина. Именно так и происходит, когда мы пользуемся зажигалкой. Подобный состав также применяли в трассирующих снарядах. В результате трения о воздух от поверхности металла отделялись маленькие частички, которые сразу же загорались. Траектория снаряда становилась видимой благодаря многочисленным искрам.

Если в пламя газовой горелки или спиртовки сыпать небольшими порциями порошок сплава церий-лантан-железо, то мы увидим целые снопы красивых белых и желтых искр. Особенно эффектно этот опыт выглядит при покадровом просмотре видеоролика (ниже даны фотографии).

Теперь следующий эксперимент. Возьмите пинцетом кремень для зажигалок и нагрейте его в пламени горелки до желто-белого свечения. Теперь резко бросьте его об твердую огнеупорную поверхность (плитка, асфальт, бетон). При ударе произойдет яркая белая вспышка, во все стороны полетят раскаленные кусочки металла. Крупные осколки в момент падения дают дополнительные вспышки.

Смотреть (7 Мб, .avi )

Сначала раскалите кремень для зажигалок в пламени горелки или сухого спирта. Для этого удобно использовать поддув воздуха в огонь с помощью пипетки. Теперь ударьте кремнем о твердую поверхность. Раскаленный металл разлетится на мелкие кусочки, образуя много ярких искр.

Берегите глаза! Рядом не должно быть ничего горючего, иначе опыт может закончиться пожаром.

В заключении предлагаем вам интересную историю, которая произошла еще в далекие советские времена.

Как-то зашел химик в универмаг и сказал продавщице: "Дайте мне упаковку лантаноидов". Продавщица посмотрела на него как на ненормального и пообещала сейчас же вызвать милицию. Поняв свою ошибку, химик быстро уточнил: "Я хотел сказать - кремней для зажигалок".

В пламя горелки внесем порошок кремней для зажигалок. Последуют красивые вспышки. Можно также взять целый кремень для зажигалок, приблизить его к пламени и пилить с помощью ножовочного полотна или напильника. Частички кремня, которые попадут в пламя, дадут красивые искры.

Как мы уже знаем из предыдущей статьи [ссылка], кремни для зажигалок состоят из сплава железо-церий-лантан.

Подобным образом ведут себя порошки многих других металлов и сплавов - железа, меди, цинка, бронзы и т.д.: при внесении их в пламя происходит вспышка и видно красивые искры. В случае алюминиевой пудры вспышка получается очень яркая [1], в случае порошка магния - ослепительная.

__________________________________________________
¹ См. подборку Составы с Алюминием, Термиты и Алюмотермия [ссылка] (статья Вспышка смеси алюминиевой пудры и воздуха)